阀体加工工艺规程及其钻孔的夹具.docx

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阀体加工工艺规程及其钻孔的夹具

摘要

本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。

阀体加工工艺规程及其钻孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。

在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。

关键词：

工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。

Abstract

Thisdesigncontenthasinvolvedthemachinemanufacturecraftandtheenginebedjigdesign,themetal-cuttingmachinetool,thecommondifferencecoordinationandthesurveyandsoonthevariousknowledge.

Bodyprocessplanninganddrillingfixturewasdesignedtoincludepartmachiningprocessdesign,processdesign,anddedicatedfixturedesignofthreeparts.Inprocessdesign,analysisofthepartmustfirstunderstandthepartsoftheprocessre-engineeringthestructureofablank,andselectagoodpartoftheprocessingofthebasetodesignpartsprocessroute;followedbythevariousworkingstepsonthepartoftheproceduresforthesizeofthecalculation,thekeyistodeterminethevariousstagesofworkoutofprocessequipmentandcuttingconsumption;thendedicatedfixturedesign,selectionofdesignoutofallthecomponentpartsfixture,suchasthepositioningcomponents,clampingcomponents,guidingelements,thespecificfolderconnectionwiththemachinepartsandothercomponents;calculatethepositioningfixturepositioningerrorgenerated,analysisfixturestructureisreasonableanddeficiencies,andattentiontoimprovingthedesigninthefuture.

Keywords:

Thecraft,theworkingprocedure,thecuttingspecifications,clamp,thelocalization,theerror

第1章绪论

1.1课题背景

随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。

各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。

数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。

特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。

“工欲善其事，必先利其器。

”

工具是人类文明进步的标志。

自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。

但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。

机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。

因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。

阀体的加工工艺规程及其铣右端面的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。

正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。

本次设计也要培养自己的自学与创新能力。

因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。

所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。

1.2夹具的发展史

夹具在其发展的200多年历史中，大致经历了三个阶段：

第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。

随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床—工件—工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。

这是夹具发展的第二阶段。

这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。

在现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提高。

随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。

这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。

可以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。

1.3小结

一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。

尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。

目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50%—80%。

生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。

夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。

本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。

第2章零件的分析

2.1零件的作用

本零件为阀体零件,零件图如上图。

“阀”的定义是在流体系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的装置。

阀的用途广泛，种类繁多，分类方法也比较多。

总的可分两大类：

　　第一类自动阀：

依靠介质（液体、气体）本身的能力而自行动作的阀。

如止回阀、安全阀、调节阀、疏水阀、减压阀等。

第二类驱动阀：

借助手动、电动、液动、气动来操纵动作的阀。

如闸阀，截止阀、节流阀、蝶阀、球阀、旋塞阀等。

阀体零件作为阀类零件的本体，其作用犹为重要。

2.2零件的工艺分析

本阀体零件的材料为HT200，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压。

但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。

零件有3组加工面他们有位置度要求。

以下是本零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：

（1）以基准面B为基准的加工面，这组加工面包括，基准面B面和基准面B对应的面，还有宽33mm的槽，和2个Φ34.5的孔，其中基准面B对应的面想对于基准B的平行度上哦0.15.其中下面Φ34.5的端面跳动为0.15。

（2）一个事以上下底面互为基准的加工面，这个主要是上下底面和6-M7销孔和2-Φ7孔。

（3）以底面和2-Φ7孔为基准的加工面，这组加工面主要是2-G3/8的孔。

第3章工艺规程设计

3.1确定毛坯的制造形式

零件材料为HT200，由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。

3.2毛坯的设计

阀体零件材料为HT200，硬度选用200HBS，毛坯重约1Kg。

生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下：

1.Φ34.5mm的孔

因为孔只有Φ34.5mm大，Φ34.5孔的粗糙度为0.8需要粗车，精车，磨几道工序加工，查相关资料知粗加工和精加工的余量之和为3mm。

2.阀体的上下端面

该阀体的上下端面粗糙度都是0.8，进行一需要进行粗铣，精铣，磨等加工才能满足光洁度要求。

根据资料可知，选取加工余量等级为G，选取尺寸公差等级为9级。

所以根据相关资料和经验可知，阀体的上下端面的单边余量为3mm，符合要求。

3.宽70mm的2端面

宽70mm2端面的粗糙度为6.3，一次粗铣即可满足要求。

所以根据相关资料和经验可知宽70mm的2端面的单边余量为2mm。

根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图“阀体”零件毛坯简图。

3.3选择定位基准

正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证零件加工精度的关键。

定位基准分为精基准、粗基准和辅助基准。

在最初加工工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作为定位基准（粗基准）。

在后续工序中，则使用已加工表面作为定位基准（精基准）。

在制定工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把各个表面加工出来，然后再考虑选择合适的粗基准把精基准面加工出来。

另外，为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度，可在工件上某部位作一辅助基准，用以定位。

应从零件的整个加工工艺过程的全局出发，在分析零件的结构特点、设计基准和技术要求的基础上，根据粗、精基准的选择原则，合理选择定位基准。

3.3.1精基准的选择

“基准重合”原则

应尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准，即“基准重合”的原则。

这样可以避免因基准不重合而引起的误差。

“基准统一”原则

应选择多个表面加工时都能使用的定位基准作为精基准，即“基准统一”的原则。

这样便于保证各加工表面间的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差，并简化夹具的设计制造工作。

“互为基准”原则

当两个表面的相互位置精度及其自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可采用这两个表面互为基准，反复多次进行精加工。

“自为基准”原则

在某些要求加工余量尽量小而均匀的精加工工序中，应尽量选择加工表面本身作为定位基准。

此外，精基准的选择还应便于工件的装夹与加工，减少工件变形及简化夹具结构。

需要指出的是，上述四条选择精基准的原则，有时是相互矛盾的。

例如，保证了基准统一就不一定符合基准重合等等。

在使用这些原则时，要具体情况具体分析，以保证主要技术要求为出发点，合理选用这些原则。

对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。

3.3.2粗基准的选择

若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选该表面为粗基准。

在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准。

这样可使这个表面在加工中不致因加工余量不足，造成加工后仍留有部分毛面，致使工件报废。

在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件有的表面不需要加工时，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准。

若既需保证某重要表面加工余量均匀，又要求保证不加工表面与加工表面的位置精度，则仍按本原则处理。

选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其他缺陷，以便定位准确，装夹可靠。

粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否则定位误差太大。

但是，当毛坯是精密铸件或精密锻件，毛坯质量高，而工件加工精度要求又不高时，可以重复使用某一粗基准。

粗基准的选择：

对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。

从零件图上可以看出，阀体零件还算比较规则，所以粗基准容易选择。

为了保证前后端面的位置精度的要求，选择阀体B面和底面作为作为粗基准，，依照粗基准的选择原则

（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。

工件被放在夹具体，底面端顶住夹具体限制3个自由度；工件的大外半圆用活动V型块夹紧，在两个支承钉的外圆柱面上，限制3个自由度；因为我们限制一个自由度，实现完全定位。

3.4制定工艺路线

3.4.1工序的合理组合

确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。

确定工序数的基本原则：

（1）．工序分散原则

工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。

便于采用通用设备。

简单的机床工艺装备。

生产准备工作量少，产品更换容易。

对工人的技术要求水平不高。

但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。

（2）．工序集中原则

工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。

使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。

但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。

一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。

但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。

结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。

加工工序完成以后，将工件清洗干净。

清洗是在

的含0.4%—1.1%苏打及0.25%—0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。

清洗后用压缩空气吹干净。

保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于

。

3.4.2工序的集中与分散

制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。

所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。

（1）．工序集中的特点

工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。

使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。

但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。

（2）．工序分散的特点

工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。

便于采用通用设备。

简单的机床工艺装备。

生产准备工作量少，产品更换容易。

对工人的技术要求水平不高。

但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。

工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。

加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。

一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。

但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。

结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。

由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。

3.4.3加工阶段的划分

零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：

（1）．粗加工阶段

粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。

粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。

一般粗加工的公差等级为IT11~IT12。

粗糙度为Ra80~100μm。

（2）．半精加工阶段

半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。

半精加工的公差等级为IT9~IT10。

表面粗糙度为Ra10~1.25μm。

（3）．精加工阶段

精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。

精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般为IT6~IT7，表面粗糙度为Ra10~1.25μm。

（4）．光整加工阶段

对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。

一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT5~IT6,表面粗糙度为Ra1.25~0.32μm。

此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。

由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。

但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。

在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。

必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。

例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。

3.4.4工艺路线

制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。

在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。

除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。

方案一

工序Ⅰ：

铸造

工序Ⅱ：

时效处理

工序Ⅲ：

铣前后端面。

工序Ⅳ：

铣底面

工序Ⅴ：

钻2-Φ7孔，锪孔Φ13孔

工序Ⅵ：

铣宽70mm的2端面